Wir betrachten folgende Versuchsanordnung:
An eine quadratische Goldfolie (spezifischer elektrischer Widerstand 0,022 Ohm Quadratmillimeter je Meter) mit der Seitenlänge a=20 cm und der Dicke d = 0,10 mm werden an zwei diagonal gegenüberliegende Ecken Drähte angeschlossen und eine Spannung U1 angelegt.
Frage 1: Mit welcher Stärke fließt der Strom ? Fließen Ströme nur auf dem kürzesten Weg (also entlang der Diagonalen) oder auch außerhalb der Diagonalen ?
Nun wird an die beiden verbliebenen Ecken eine weitere Spanunng U2 angelegt, die aus einer unabhängigen Spannungsquelle kommt.
Frage 2: Wie beeinflußt der daraus resultierende Strom den bereits vorhandenen Strom, der ja nun gekreuzt wird ?
Frage 3: Können die hier aufgeworfenen Fragestellungen analog auf ein quadratisches Becken übertragen werden, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und mit folgender Versuchsanordnung versehen ist: Zwei diagonal überliegende Ecken werden mit einem Schlauch und einer Pumpe verbunden und die Pumpe beginnt mit einer bestimmten Intensität (entspricht der Spannung) zu pumpen. Wahrscheinlich gibt es dann auch Strömungen außerhalb der Diagonalen und je nach Spannung bestimmte Wellenbilder ?
Hi,
Frage 1: Mit welcher Stärke fließt der Strom ? Fließen Ströme
nur auf dem kürzesten Weg (also entlang der Diagonalen) oder
auch außerhalb der Diagonalen ?
entsprechend der länge und des querschnitts sollte sich der Strom berechnen lassen. den querschnitt würde ich mitteln.
Nun wird an die beiden verbliebenen Ecken eine weitere
Spanunng U2 angelegt, die aus einer unabhängigen
Spannungsquelle kommt.
Frage 2: Wie beeinflußt der daraus resultierende Strom den
bereits vorhandenen Strom, der ja nun gekreuzt wird ?
sollten eigentlich, da die potenziale ja unabhängig sind. über die magnetfelder (falls es wechselstrom ist) sollten auch keine beeinflussungen stattfinden, da ja senkrecht zueinander.
Meine Antworten beruhen aber nur auf meinen Vorstellungen, bin keine Lehrer 
grüße
Matthias
Hi Torsten,
Mit welcher Stärke fließt der Strom?
Der Strom wird bestimmt durch den größten Widerstand. Dieser tritt genau an den Kontaktflächen auf, da alle anderen Querschnitte größer sind.
Fließen Ströme nur auf dem kürzesten Weg (also entlang der Diagonalen) oder
auch außerhalb der Diagonalen ?
Es fließt genau ein (Gesamt-)Strom. Auf welchen Wegen sich die Elektronen bewegen werden, ist nicht vorhersagbar.
Frage 2: Wie beeinflußt der daraus resultierende Strom den
bereits vorhandenen Strom, der ja nun gekreuzt wird ?
Gar nicht. Wir sprechen von Gleichstrom.
Frage 3: Können die hier aufgeworfenen Fragestellungen analog auf ein quadratisches
Becken übertragen werden, das mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und mit folgender
Versuchsanordnung versehen ist: Zwei diagonal überliegende Ecken werden mit
einem Schlauch und einer Pumpe verbunden und die Pumpe beginnt mit einer bestimmten
Intensität (entspricht der Spannung) zu pumpen.
Ja. Das Becken darf auch rechteckig sein.
Wahrscheinlich gibt es dann auch Strömungen außerhalb der Diagonalen
Ja.
und je nach Spannung bestimmte Wellenbilder ?
Wellenbilder?!? Schon mal einen Schlauch in den Gartenteich gehalten?
Gruß Ralf
Hi Torsten,
Mit welcher Stärke fließt der Strom?
Der Strom wird bestimmt durch den größten Widerstand. Dieser
tritt genau an den Kontaktflächen auf, da alle anderen
Querschnitte größer sind.
Bei diesem Versuch dürfte schon fast der Innenwiderstand der Stromquelle der größte Widerstand sein. Ansonsten ist das völlig korrekt. Der Strom wird die gesamte Fläche nutzen, so diese seinen Widerstand verringern kann.
„nurmalsoanmerk“
Frank
Hallo Torsten!
An eine quadratische Goldfolie (spezifischer elektrischer
Widerstand 0,022 Ohm Quadratmillimeter je Meter) mit der
Seitenlänge a=20 cm und der Dicke d = 0,10 mm werden an zwei
diagonal gegenüberliegende Ecken Drähte angeschlossen und eine
Spannung U1 angelegt.
Frage 1: Mit welcher Stärke fließt der Strom ? Fließen Ströme
nur auf dem kürzesten Weg (also entlang der Diagonalen) oder
auch außerhalb der Diagonalen ?
Diesen Teil kannst du exakt ausrechnen. Du zerlegst dazu das quadratische Flächenstück in kleine Streifenelemente diagonal (also im Winkel von 45°) von einer Ecke zur anderen. Jedes Element hat die Länge dl. Die Breite dieses Stücks ändert sich über die Länge dl nicht. Mit
dR=dl/gamma*A
erhälst du den Widerstand eines Flächenelements mit der Fläche A. Nun integrierst du noch von der linken unteren Ecke bis zur rechten oberen Ecke, und erhälst den Gesamtwiderstand. Im Prinzip reicht es auch, bis zu Hälfte zu rechnen, und das Ergebnis mal zwei zu nehmen. Mit dem Widerstand kannst du anschließend den Gesamtstrom ausrechnen.
Der Strom fließt auch außerhalb der Diagonalen. Den genauen Verlauf der Stromdichte kann man allerdings nur numerisch ermitteln.
flo